Сравнительная характеристика реакций органных венозных сосудов при экспериментальной ишемии миокарда и кровопотере
На правах рукописи
БОРЮШКИН
Евгений Юрьевич
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕАКЦИЙ ОРГАННЫХ ВЕНОЗНЫХ СОСУДОВ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИШЕМИИ МИОКАРДА И КРОВОПОТЕРЕ
03.03.01 - Физиология
Автореферат
Диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Санкт-Петербург
2011
Работа выполнена в Отделе физиологии висцеральных систем Учреждения Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины Северо-Западного отделения РАМН, Санкт-Петербург
Научный руководитель: доктор медицинских наук Кудряшов Юрий Анатольевич
Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук профессор Лосев Николай Андреевич
доктор медицинских наук профессор Власов Тимур Дмитриевич
Ведущая организация: Институт эволюционной физиологии и биохимии РАН им. И.М. Сеченова, Санкт-Петербург
Защита состоится «26» мая 2011 в 15:00 на заседании Диссертационного совета Д001.022.03 при Научно-исследовательском институте экспериментальной медицины СЗО РАМН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, Каменоостровский пр., 69/71.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Научно-исследовательского института экспериментальной медицины СЗО РАМН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, 12.
Автореферат разослан «____» апреля 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д001.022.03 доктор биологических наук, профессор Л.В. Пучкова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Планомерное изучение венозного отдела кровеносной системы началось во второй половине 20 века, когда появились и получили широкое распространение методы динамического количественного исследования. Согласно современным представлениям (Б.И. Ткаченко, Ю.А. Кудряшов, А.В. Самойленко, 2000), органные венозные сосуды представляют собой особый отдел кровеносных путей и обладают двумя функциями: емкостной и резистивной. Емкостная функция направлена на формирование венозного возврата крови к сердцу, а резистивная – непосредственно участвует в обеспечении фильтрационно-абсорбционных процессов, влияет на уровень капиллярного давления и вносит свой вклад в общее периферическое сопротивление. Таким образом, для метаболических процессов в тканях является важной резистивная функция органных венозных сосудов. До настоящего времени лишь для скелетной мышцы и тонкой кишки существуют методы прямой динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку венозного отдела. Вместе с тем отсутствуют методы прямой динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку вен, такого жизненно важного органа как головной мозг.
Большое количество экспериментальных работ свидетельствует о том, что в остром периоде инфаркта миокарда наблюдается, как правило, уменьшение систолического и минутного объемов сердца (А.В. Виноградов, 1962; Malmcrona, 1963; Nager, 1967), снижение общего артериального давления (М.Д. Момот, 1960; Malmcrona, 1964), изменения сопротивления регионарных артериальных и венозных сосудов (Kuhn et other, 1961; А.В. Докукина, 1962,1963; Budow, Kroop, 1967, Э.А. Кянджунцева, 1968; Wang S., 1995, 1996). Вместе с тем в работах, посвященных изучению сопротивления регионарных сосудов, нет четкого разграничения участия артерий и вен. По данным ряда исследований (Webb, 1972; Randall, 1978; Thames et al 1978, 1979; Wang, 1996) реакции артериальных и венозных сосудов зависят от локализации ишемии миокарда. При ишемии нижней стенки миокарда имеют место брадикардия и дилатация периферических сосудов, тогда как в результате ишемии передней стенки отмечается тахикардия и констрикция периферических артериальных сосудов (Webb, 1972; Randall, 1978). Сдвиги гемодинамики в результате коронарной окклюзии зависят от центральной интеграции вазопрессорных и вазодепрессорных влияний.
Гемодинамическим сдвигам, возникающим в артериальном отделе сосудистого русла при остром уменьшении объема циркулирующей крови, до последнего времени уделялось значительно большее внимание, чем аналогичным изменениям в венозном отделе. Это связано с тем, что венозный отдел сосудистого русла длительное время рассматривался как пассивная система дренирующих трубок. Рядом исследователей (Вальдман, 1960; Folkow, 1968; Mellander, 1968; Ткаченко 1979 и др.) доказано, что венозные сосуды играют существенную роль в изменениях регионарного и системного кровообращения. В литературе имеется относительно мало сведений о реакциях регионарных венозных сосудов на 10% уменьшение объема циркулирующей крови. В свете сказанного представлялось актуальным изучение вопроса о характере и величине реакций органного венозного сосудистого русла при остром уменьшении объема циркулирующей крови, поскольку его решение способствовало бы пониманию биологической сущности вазомоторных реакций при кровопотере, а также решению ряда практических задач.
Важной проблемой является изучение реакций венозных сосудов головного мозга при ишемии миокарда и уменьшении объема циркулирующей крови. Данных литературы по данному вопросу практически нет. Причиной такого положения является то, что до сих пор отсутствует универсальный метод динамического исследования вен головного мозга с сохранением адекватного кровообращения органа.
Цель исследования. Провести сравнительный анализ реакций венозных сосудов скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга при экспериментальной ишемии миокарда и острой кровопотере.
Задачи исследования.
- Разработать метод прямой динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку венозного отдела головного мозга для характеристики резистивной функции венозных сосудов этого органа.
- Изучить реакции венозных сосудов скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга при экспериментальной ишемии миокарда.
- Изучить реакции венозных сосудов скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга при экспериментальной острой кровопотере.
- Провести сравнительный анализ реакций регионарных венозных сосудов в условиях экспериментальной патологии и при местном воздействии на них прессорных и депрессорных веществ.
Научная новизна. Разработан метод резистографии венозных сосудов головного мозга осуществляемый перфузии раствора декстрана. На основе данного метода, позволяющего осуществить динамическую регистрацию изменений сопротивления кровотоку венозных сосудов головного мозга, получены приоритетные данные, характеризующие резистивную функцию венозных сосудов головного мозга в условиях нормы (введение в сосудистое русло вазоактивных веществ) и экспериментальной патологии (ишемии миокарда и острой кровопотере). Получены новые данные, свидетельствующие о том, что кратковременная ишемия миокарда вызывает, в отличие от дилататорных реакций вен скелетной мускулатуры и тонкого кишечника, констрикторные реакции мозговых вен, выражающиеся в увеличении сопротивления венозному кровотоку. Уменьшение объема циркулирующей крови на 10 % снижает системное артериальное давление, увеличивает частоту сердечных сокращений, повышает сосудистое сопротивление регионарных венозных сосудов скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга.
Научно – практическая значимость работы. Полученные в работе приоритетные данные о реакциях регионарных венозных сосудов при ишемии миокарда и кровопотере являются существенными для понимания роли венозных сосудов в приспособительных реакциях системы кровообращения в данных условиях.
Практическая значимость выявленных закономерностей изменений гемодинамических параметров, происходящих в венозном сосудистом русле в ответ на ишемию миокарда и кровопотерю, заключается в возможности их использования для совершенствования методов коррекции нарушений гемодинамики при остром периоде инфаркта миокарда в медицине.
Полученные в работе данные о реакциях регионарных венозных сосудов при экспериментальной ишемии миокарда и кровопотере могут быть использованы в лекционных курсах ВУЗов медико– биологического профиля, а также в соответствующих пособиях и руководствах.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Нейрогуморальные реакции, вызванные ишемией миокарда, в высокой степени реализуют возможность дилатации гладких мышц венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника кошек. При этом реализация дилатации в тонком кишечнике, превышает таковую в скелетной мышце.
2. Ишемия миокарда приводит к констрикции внутримозговых венозных сосудов на фоне дилататорных реакций вен скелетной мышцы и тонкого кишечника.
3. Уменьшение объема циркулирующей крови на 10 % приводит к увеличению сосудистого сопротивления регионарных венозных сосудов тонкого кишечника, скелетной мышцы и головного мозга.
4. Ишемия миокарда и острая кровопотеря вызывает активные реакции органных венозных сосудов: скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на заседании Отдела физиологии висцеральных систем НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН; на III Международном молодежном медицинском конгрессе «Санкт-Петербургские научные чтения – 2009» (2-4 декабря 2009 года г. Санкт-Петербург), на Cъезде физиологического общества имени И.П. Павлова – 2010 (19-25 сентября 2010 г., Калуга).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК РФ и тезисы 2 докладов.
Личный вклад автора в проведении исследования. Соискателем были проведены: анализ литературы по теме исследования, спланированы и выполнены эксперименты, разработан новый метод динамической регистрации сосудистого сопротивления вен головного мозга, статистически обработаны полученные данные, написание статей и подготовка докладов на конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 171 источник. Работа изложена на 110 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 рисунками.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Эксперименты выполнены на кошках обоего пола весом 3,0-4,5 кг и кроликах-самцах весом 2,5 – 3,0 кг, наркотизированных этаминалом натрия (40 мг/кг, в/м). Все исследования проведены в соответствии с этическими нормами (Приказ МЗ СССР № 755 от 12.08.1977, «Европейская конвенция по защите позвоночных животных», Страсбург, 1985). Ишемию миокарда моделировали перевязыванием левой общей коронарной артерии. Для этого у каждого животного производили срединную торакотомию, вскрытие эпикарда и окклюзию лигатурой левой общей коронарной артерии длительностью 60 секунд. Искусственную вентиляцию легких осуществляли с помощью аппарата « Вита-1». Острую кровопотерю моделировали забором крови с помощью дозатора (производства ЭПМ НИИЭМ РАМН, Россия), соединенного с катетером, введенным в бедренную вену. Скорость кровопотери была равна 4 мл/мин, что составляло 3% от объема циркулирующей крови у кролика (Courneva et al, 1991). Объем циркулирующей крови рассчитывали как 1/14 массы тела животного (В.С. Болтоносов, 1975). Общий объем кровопотери составил 10% от объема циркулирующей крови.
Для оценки резистивной функции вен применяли разработанные в Отделе физиологии висцеральных систем методы для икроножной мышцы (Ю.А. Кудряшов, 1987; Tkachenko, Kudryashov, 1991) и для тонкого кишечника (П.И. Денисов, 1999).
В серии экспериментов с изучением влияния ишемии миокарда на регионарные венозные сосуды бедренную и краниальную брыжеечную артерию перфузировали артериальной кровью, в режиме постоянного объема перфузии. Перфузионное давление артериальной крови до моделирования ишемии миокарда устанавливали на уровне среднего системного артериального давления. Перфузионное давление в артериях измеряли с помощью инвазивного датчика давления TSD104A и регистрировали с помощью полиграфа MP150 (BIOPAC, США).
Метод динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку глубоких венозных сосудов задней конечности.
Реакции вен икроножной мышцы при экспериментальной патологии изучали методом резистографии венозных сосудов. Данный метод предложен Ю.А.Кудряшовым и Б.И. Ткаченко (Ю.А. Кудряшов,1988; Tkachenko, Kudryashov, 1991). Принцип метода основан на морфологических особенностях строения глубокой и поверхностной (подкожной) венозных систем задних конечностей млекопитающих, связанных через посредство коммуникантных венозных стволов (v.v. communicantes). Однонаправленность кровотока по этим сосудам определяется наличием клапанного аппарата, препятствующего поступлению крови из системы глубоких (внутримышечных) вен конечностей млекопитающих в систему поверхностных вен (v.saphena magna et parva) при физиологически допустимых уровнях венозного давления. Наличие второй системы венозного оттока крови от мышц конечностей позволило осуществить добавочную к основной перфузии вен препарата голени кошки. Структура метода перфузии внутримышечных вен 6% раствором декстрана в режиме постоянного объема перфузии представлена на рис.1.
Рис.1 Схема перфузии раствором декстрана глубоких вен икроножной мышцы.
1 – артериальная часть сосудистого русла мышечного препарата; 2 – капилляры; 3 – система внутримышечных (глубоких) венозных сосудов; 4 – система поверхностных вен; 5 – коммуникантные вены.
Раствор декстрана перфузировали с помощью перистальтического насоса постоянной производительностью PD5201 (Heidolph, Германия) посредством катетера, вставленного антеградно в большую подкожную вену на уровне голеностопного сустава. Большую подкожную вену голени перевязывали в месте ее впадения в бедренную вену. При этом раствор декстрана через систему поверхностных вен задней конечности попадал посредством коммуникантных венозных сосудов в систему глубоких вен икроножной мышцы (Ю.А. Кудряшов, 1988; Tkachenko, Kudryashov, 1991). Изменения перфузионного давления в венах икроножной мышцы измеряли инвазивным датчиком давления TSD104A и регистрировали полиграфом MP150 (BIOPAC, США); данные сохраняли в памяти персонального компьютера.
Метод динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку венозных сосудов тонкого кишечника.
Изучение реакций вен тонкого кишечника при экспериментальной патологии производили методом резистографии венозных сосудов (П.И. Денисов, 1999). Метод основан на морфологических особенностях строения мезентериальной венозной системы – наличия сосудистых аркад, широко анастомозирующих друг с другом, вследствие чего выключение из кровотока любой из мелких ветвей мезентериальной вены не влечет за собой каких-либо нарушений кишечной гемодинамики. Эта особенность позволила осуществить перфузию ветви магистральной вены тонкой кишки в ретроградном направлении раствором декстрана 6%. Раствор декстрана подавался перфузионным насосом постоянной производительностью PD5201 (Heidolph, Германия) по катетеру в аркадную ветвь мезентериальной вены, лигированную выше места его введения. По указанной вене раствор декстрана попадал во внутристеночные кишечные вены кишки (поскольку пристеночная вена была лигирована в двух местах на протяжении ~ 6 см) и далее через анастомозы – в магистральную вену. Объем перфузии устанавливали на уровне 0,25 мл/мин при исходном давлении в вене не более 15-20 мм.рт.ст.
Метод динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку венозных сосудов головного мозга.
Изучение реакций венозных сосудов головного мозга при экспериментальной патологии производили методом резистографии венозных сосудов. Для этого препарировали внутреннюю яремную вену и ретроградно вводили в нее катетер, а контралатеральную внутреннюю яремную вену перевязывали. Вследствие этого объем перфузируемого раствора декстрана проходил через сеть венозных сосудов головного мозга; изменение просвета вен, в условиях постоянного объема перфузии приводило к сдвигам перфузионного давления, что отражало в этих условиях изменение сопротивления кровотоку и декстрану вен головного мозга. При этом сохранялось естественное кровоснабжение мозга, а отток крови и раствора декстрана осуществлялся по вертебральным венам. Внутреннюю яремную вену перфузировали 6% раствором декстрана («Полиглюкин») в объеме 0.25 мл/мин в режиме постоянного расхода с помощью перистальтического насоса PD5201 (Heidolph, Германия). Изменения перфузионного давления в венах головного мозга измеряли с помощью датчика давления TSD104A.
В экспериментах использовали следующие препараты:
- С целью получения констрикторных реакций венозных сосудов икроножной мышцы и тонкого кишечника болюсно вводили норадреналин (норадреналина гидротартрат) в дозе 5 мкг в 0,1 мл 6% раствора декстрана.
- В качестве тестирующих вазодилататоров в исследованиях использовали донаторы оксида азота: нитропруссид натрия («Нанипрус») и нитроглицерин в дозах 1,25; 2,5; 5,0; 10,0 мкг. Вазодилататоры вводили болюсно в 0,1 мл 6% раствора декстрана («Полиглюкин»).
Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием t – критерия Стьюдента при помощи пакета программ STATISTICA 8.0. Различие независимых средних в несвязанных выборках считали достоверным при р0,05.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Сравнительная характеристика реакций венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника при экспериментальной ишемии миокарда.
Исследования показали, что экспериментальная ишемия миокарда, вызванная кратковременной (60 сек) окклюзией левой общей коронарной артерии, вызывала снижение системного артериального давления на 29,4 ± 16,5 мм. рт. ст. (24,1 ± 13,5%), (p0,05). Снижение системного артериального давления наступало через 10-15 сек. после пережатия коронарной артерии. В 8 опытах из 10 снижению артериального давления предшествовало кратковременное (5-10 сек.), небольшое по величине (6,6 ± 3,5 мм. рт. ст., 5,1 – 2,9%), (p0,05) его повышение. Ишемия миокарда вызывала прессорно-депрессорные сдвиги системного артериального давления. Снижение сосудистого сопротивления артериальных сосудов, выраженное в изменениях перфузионного давления, составляло в опытах на икроножной мышце 13,1 ± 2,3 мм. рт. ст., а на тонком кишечнике 19,4 ± 3,1 мм. рт. ст. (p0,05). Дилатация артерий тонкого кишечника была более выражена по сравнению с дилатацией артерий икроножной мышцы, p0,05. Величины дилаторных реакций венозных сосудов икроножной мышцы составляли 2,4 ± 1,1 мм. рт. ст., а для тонкого кишечника - 2,1 ± 1,3 мм. рт. ст. (p0,05).
По данным литературы нет однозначных данных о влиянии ишемии миокарда на сосудистое сопротивление регионарных сосудов. В остром периоде инфаркта миокарда наблюдаются различные по направленности изменения сопротивления кровотоку регионарных артериальных и венозных сосудов кровотоку (Kuhn et other, 1961; А.В. Докукина, 1962, 1963; Budow, Kroop, 1967; Э.А. Кянджунцева, 1968; Webb, 1972; Randall, 1978; Thames et al 1978, 1979; Wang S., 1995, 1996). По результатам ряда исследований (Webb, 1972; Randall, 1978; Thames et al 1978, 1979; Wang, 1996) данные изменения гемодинамики зависят от локализации ишемии миокарда. Причиной данных изменений могут быть несколько факторов. Во-первых, три группы рецепторов с сердца (рецепторы сердца симпатических нервов, рецепторы сердца блуждающего нерва и барорецепторы синоаортальной зоны), которые взаимозависимо влияют на сдвиги гемодинамики. Во-вторых, количество афферентных рецепторов блуждающего нерва сердца, оказавшихся в зоне ишемии миокарда. Таким образом, в проведенных экспериментах в результате ишемия миокарда, вызванной окклюзией общей левой коронарной артерии, вероятно, приводила к снижению симпатической и повышению парасимпатической эфферентной активности.
Для выяснения роли блуждающего нерва в острый период ишемии миокарда были проведены опыты с двухсторонней ваготомией. В опытах с ваготомией при ишемии миокарда было отмечено снижение величин дилататорных реакций артериальных и венозных сосудов, однако полного исчезновения реакций органных сосудов отмечено не было. Полученные данные подтверждаются данными литературы (Constantin, 1963; Thoren, 1982; Thames, 1978; Toubes, 1970) свидетельствующие об участии блуждающего нерва в реакциях регионарных сосудов при ишемии миокард. Вместе с тем наши данные показывают, что при ишемии миокарда действуют, вероятно, и другие нейрогуморальные вазоактивные факторы.
Представление полученных данных в процентах от исходных величин перфузионного артериального давления показало, что величины дилататорных реакций артериальных сосудов икроножной мышцы составляли 10,6 ± 2,1%, а для тонкого кишечника 14,6 ± 2,9%. Изменения сосудистого сопротивления кровотоку в венах выражали в процентах по отношению к среднему капиллярному давлению, поскольку «Передаточный фактор» давления в скелетной мышце и тонком кишечнике от вен к капиллярам составляет 94-98% (Интеграция, 1984). Использовано среднее капиллярное давление определенное методом, основанном на принципе Папенгеймера и Сото-Ривера (Papenheimer, Soto-Rivera, 1948). В ранее проведенных исследованиях («Интеграция…», 1984; Ю.А. Кудряшов, 1984, 1988; Tkachenko, Kudryashov, 1991,) было обнаружено, что среднее капиллярное давление составляло для задней конечности 9,4 мм. рт. ст.; для тонкой кишки 11,0 мм. рт. ст. при давлении в магистральной вене 5-6 мм. рт. ст. в условиях физиологического покоя. При этом величины дилататорных реакций вен были равны для икроножной мышцы 21,6 ± 3,1%, а для тонкого кишечника 19,2 ± 3,9% (p0,05). Таким образом, при ишемии миокарда величины дилататорных реакций органных вен, представленные в процентах, оказались более выраженными по сравнению с величинами реакций артериальных сосудов (p0,05). Не выявлено существенных (p>0,05) различий в величинах реакций венозных сосудов икроножной мышцы и тонкого кишечника. На основании полученных в исследованиях на венах данных можно полагать, что в первые секунды ишемии миокарда происходит дилатация венозных сосудов как скелетной мускулатуры, так и спланхнической области, причем практически в равной степени.
Для сопоставления максимально возможных реакций венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника использованы ранее полученные данные (Ю.А. Кудряшов, Б.И Ткаченко, 2004) реакций венозных сосудов, возникающих в ответ на действие супрамаксимальной (10 мкг) дозы нитропруссида натрия. Сопоставление величин нейрогуморальных реакций органных венозных сосудов, полученных при экспериментальной ишемии миокарда, с максимально возможными определяется термином “эфферентная структура рефлекса” (В.М. Хаютин,1960; Б.И. Ткаченко, Ю.А. Кудряшов, А.В. Самойленко, 2000). Венозные сосуды тонкого кишечника при ишемии миокарда реализуют 54,4 ± 9,8 %, а вены икроножной мышцы лишь 33,5 ± 10,5% от максимально возможной дилататорной реакции (p0,05).
На основании полученных в исследованиях на венах данных можно полагать, что при ишемии миокарда происходит дилатация венозных сосудов скелетной мускулатуры и спланхнической области. Рефлекторный ответ, вызванный ишемией миокарда, в высокой степени реализует возможности к дилатации гладких мышц венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника, поскольку степень реализации составляет 30-50% от максимально возможных величин дилататорных реакций. Таким образом, в проведенном исследовании степень реализации рефлекторной венодилатации при ишемии в тонком кишечнике, несколько превышает таковую в скелетной мышце. Принимая во внимание обширность сети венозных сосудов этих двух областей организма млекопитающих и человека, можно с определенностью полагать, что снижение сопротивления в данных областях могло вносить значительную долю в снижение общего периферического сопротивления. Снижение общего периферического сопротивления можно расценивать как возможную приспособительную реакцию при ишемии миокарда. В этом же плане можно расценивать дилататорные реакции венозных сосудов при ишемии миокарда, что очевидно приводит к снижению венозного возврата крови и уменьшению нагрузки на миокард.
Сравнение реакций венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника кроликов при острой кровопотере.
В ответ на 10 % снижение объема циркулирующей крови в острых опытах на кроликах отмечено снижение артериального давления на 13,9±9,0 мм.рт.ст. (p0,05). Снижение артериального давления начиналось через 20-30 секунд после начала снижения объема циркулирующей крови. Частота сердечных сокращений увеличивалась через 20-30 секунд достигая максимума прироста на 5±2,8 уд/мин (p0,05) после окончания кровопотери. Повышение сосудистого сопротивления кровотоку венозных сосудов икроножной мышцы и тонкого кишечника при уменьшении объема циркулирующей крови на 10% имели место во всех случаях и составляло соответственно для икроножной мышцы 3 ± 1,0 мм.рт.ст., а для тонкого кишечника 1,8 ± 0,8 мм.рт. ст (p0,05). Различия между констрикторными реакциями скелетной мышцы и тонкого кишечника статистически не достоверны (р>0,05). Проведенные эксперименты показали, что на фоне системных сдвигов, вызванных уменьшением объема циркулирующей крови, имеют место констрикторные реакции регионарных венозных сосудов. Полученные в ходе экспериментов констрикторные реакции регионарных сосудов являются характерными при уменьшении объема циркулирующей крови на 10% и совпадают с данными литературы (Chalmers et al, 1967; Neutze, 1968; Schadt et al, 1984; Lundbrook and Rutter, 1988; Korner, 1990).
По данным литературы (Chein, 1967; Schadt et al, 1984; Morita et al, 1985; Lundbrook and Rutter, 1988; Shen, 1988), в первую фазу воздействия важную роль играет возбуждение симпатической нервной системы. Однако, в эту фазу острой кровопотери системное артериальное давление практически не изменяется или уменьшается постепенно, увеличивается частота сердечных сокращений, снижается сердечный выброс, повышается общее периферическое сосудистое сопротивление и отмечается констрикция регионарных артериальных и венозных сосудов. Увеличение периферического сопротивления происходит параллельно со снижением сердечного выброса и соответственно системное артериальное давление не изменяется или уменьшается незначительно (Schadt, 1991). Основным средством восстановления сниженного объема циркулирующей крови и адекватного кровоснабжения тканей и органов в этих условиях является восполнение этого объема за счет констрикции венозных периферических сосудов, приводящей к так называемой «централизации кровообращения». Этот механизм является важным для поддержания системного артериального давления при кровопотере. Поддержание системного артериального давления на удовлетворительном уровне возможно при снижении объема циркулирующей крови даже до 25-30% (Schadt et al, 1984; Morita et al, 1985; Lundbrook and Rutter, 1988; Shen, 1988). Уровень такой кровопотери не приводит к геморрагическому шоку. В исследованиях на венах установлено, что при острой кровопотере происходит констрикция венозных сосудов как спланхнической области, так и скелетной мускулатуры. Повышение сопротивления венозных сосудов, наряду с повышение сопротивления артериальных сосудов по данным литературы (В.С. Болтоносов, 1980), также вносит вклад в повышение общего периферического сопротивления в первые секунды снижения объема циркулирующей крови.
Для сравнительного анализа реакций венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника полученные данные представлены в процентах от величин среднего капиллярного давления. Таким образом величина констрикторных реакций венозных сосудов икроножной мышцы составила 31,9 ± 10,6 %, а для вен тонкого кишечника 16,3 ± 7,7% (p0,05). Однако достоверных различий в величинах реакций венозных сосудов икроножной мышцы и тонкого кишечника не выявлено (р>0,05). На основании полученных в исследованиях на венах данных можно полагать, что сердечно-сосудистая система чувствительна к снижению объема циркулирующей крови. Даже при снижении объема циркулирующей крови на 10%, выявлены констрикторные реакции венозных сосудов икроножной мышцы и тонкого кишечника.
Для выяснения максимально возможных реакций регионарных венозных сосудов при экспериментальной патологии и сопоставление их с реакциями, полученными при 10% уменьшении объема циркулирующей крови, были проведены опыты с местным введением прессорных веществ в супрамаксимальных дозах. В качестве воздействия вызывающего максимально возможные реакции вен тонкого кишечника и скелетной мышцы был применен раствор норадреналина (10 мкг) и полученные реакции были измерены методами резистографии венозных сосудов икроножной мышцы и тонкого кишечника. Сравнение реакций венозных сосудов при кровопотере показало, что венозные сосуды тонкого кишечника при острой кровопотере реализуют 42,8 ± 9,7% (p0,05), а вены икроножной мышцы лишь 38,5 ± 8,9 % (p0,05) от максимально возможной констрикторной реакции. Таким образом венозные сосуды икроножной мышцы и тонкого кишечника по отношению к максимально возможным при 10% острой кровопотере реализуют почти половину своих эффекторных возможностей. Такая степень реализации рефлекторных ответов венозных сосудов может быть связана с несколькими причинами. В ходе экспериментов уменьшение объема циркулирующей крови осуществляли лишь на 10%. Реакции регионарных вен были зафиксированы только через 60-80 секунд, амплитуда реакций вен нарастала и имела тенденцию к увеличению. Однако прекращение кровопотери прекращало рост амплитуды реакции, что и явилось одной из причин относительно низкой степени реализации возможных констрикторных реакций регионарных венозных сосудов.
Таким образом, проведенные исследования показали, что при системных сдвигах гемодинамики, вызванных уменьшением объема циркулирующей крови, на фоне уменьшения системного артериального давления и увеличения частоты сердечных сокращений имеют место активные констрикторные реакции венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника. Направленность реакций венозных сосудов обусловлена возбуждением симпатической нервной системы, что приводит к повышению общего периферического сопротивления необходимого для поддержания системного артериального давления при уменьшении объема циркулирующей крови, а также к увеличению венозного возврата крови к сердцу, что способствует поддержанию системного артериального давления (Б.И. Ткаченко, В.И. Овсянников, 1975; Б.И. Ткаченко, Ю.А. Кудряшов, А.В. Самойленко, 2000).
Реакции вен головного мозга кошек и кроликов, вызванные экспериментальной ишемией миокарда и кровопотерей.
Сравнительный анализ направленности и степени реализации реакций венозных сосудов икроножной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга, вызванные ишемией миокарда и острой кровопотерей, потребовал разработки метода изучения резистивной функции вен головного мозга. Головной мозг обладает рядом особенностей (герметичность и жесткость черепа, наличие интракраниального давления, и гематоэнцефалического барьера), что затрудняет исследование реакций внутримозговых вен в динамике. Для изучения констрикторных и дилататорных проявлений резистивной функции венозных сосудов головного мозга разработан метод динамической регистрации резистивной функции венозных сосудов головного мозга. Метод основан на перфузии постоянного объема раствора декстрана во внутренние мозговые вены. Об адекватности разработанного метода венозной резистографии судили по результатам изучения реакций венозных сосудов головного мозга, вызванных тестирующими воздействиями вазоактивных веществ: вазодилататорами (нитроглицерин и нитропруссид) и вазоконстрикторами (норадреналин, фенилэфрин). Введение донаторов оксида азота – нитроглицерина и нитропруссида натрия вызывало дозозависимую дилатацию венозных сосудов головного мозга Рис. 2. Таким образом, полученные данные совпадают с данными литературы (Toda, 1998), о том что оксид азота легко проходит гематоэнцефалический барьер, воздействуя на гладкие мышцы венозных сосудов головного мозга, вызывая венодилатацию. Введение в качестве вазоконстриктора тестирующего вещества 10 мкг норадреналина
Рис.2 Уменьшение перфузионного давления (ПД) в венозных сосудах головного мозга при внутривенном введении различных доз нитроглицерина (сплошная линия) и нитропруссида натрия (пунктирная линия).
По оси абсцисс – доза препарата, мкг, по оси ординат – изменения перфузионного давления, мм.рт.ст.. Вертикальные линии – средняя ошибка средней.
не вызывало констрикторные реакции внутримозговых венозных сосудов. Лишь токсические дозы 200 мкг норадреналина вызывали выраженное повышение сопротивления (повышение венозного перфузионного давления на 5-9 мм.рт.ст.) венозному мозговому кровотоку. Этот факт, связан с тем, что многие циркулирующие в крови биологические активные соединения, действующие на сосуды различных органов и тканей, в частности катехоламины, с трудом проходят через эндотелий мозговых сосудов и поэтому их доступ к гладким мышцам сосудов головного мозга ограничен (Б. Фолков, Э. Нил, 1976). Это связанно с наличием гематоэнцефалического барьера в сосудах головного мозга. Катехоламины и некоторые их предшественники расщепляются как внутри эндотелиальных клеток сосудов головного мозга (Bertler, 1963; Hawkin et al, 2005), так и на поверхности клеточных мембран эндотелиальных клеток. На поверхности эндотелиальных клеток сосудов головного мозга находится целый ряд ферментов: гамма-глутамилтрансфераза, глюкоза-6-фосфатаза, катехол-О-метилтрансфераза, моноаминоксидаза, ДОПА-декарбоксилаза, цитохром Р450 (Meresse et al, 1989; Perrin et al, 1990; Bendayan et al, 2002), благодаря чему катехоламины метаболизируются и не доходят до гладких мышц мозговых сосудов. Таким образом, проведенные исследования с введением тестирующих веществ, подтверждают, что разработанный метод динамической регистрации показателя резистивной функции венозных сосудов головного мозга позволяет изучать реакции внутримозговых венозных сосудов в условиях острого опыта и подтвердждает наличие гематоэнцефалического барьера в венах головного мозга.
Применение метода венозной резистографии мозговых кровеносных сосудов показало, что кратковременная экспериментальная ишемия миокарда вызывает на фоне снижения системного артериального давления повышение сосудистого сопротивления кровотоку внутримозговых вен на 1,5±0,9 мм.рт.ст.. Повышение сопротивления кровотоку венозных сосудах головного мозга, вызванное ишемией миокарда оказалось неожиданным, поскольку на фоне понижения системного артериального давления, вследствие ишемии миокарда, возникала дилатация глубоких венозных сосудов задней конечности кошек и дилататорные реакции кишечных вен. Вопросы нейрогуморальной регуляции венозных сосудов головного мозга недостаточно изучены, однако их роль в формировании венозного возврата по передней полой вене может быть весьма значимой (Fouron, 2003). Сведения о нейрогуморальных влияниях на сосуды мозга, существующие в литературе весьма противоречивы (Ю.Е. Москаленко, 1984; Toda, 1993). Эти данные получены в исследованиях или на сегментах крупных артериальных сосудов in vitro, или в условиях искусственной перфузии кровеносных сосудов головного мозга аутокровью животного (Bertler, 1963; В.Г. Красильников, 1988). В таких методических условиях нарушается гематоэнцефалический барьер. Можно предположить, что этот адаптивный механизм состоит в том, что констрикция вен способствует поддержанию уровня капиллярного давления в сосудистом русле мозга при резком падении системного артериального давления.
В ответ на 10% снижение объема циркулирующей крови в опытах на кроликах с применением венозной резистографии головного мозга наблюдали повышение сопротивления кровотоку в венах головного мозга на 1,2 ± 0,3 мм.рт.ст. (p0,05). Полученные данные совпадают с данными литературы (Chalmers et al, 1967; Neutze, 1968; Schadt et al, 1984; Lundbrook and Rutter, 1988; Korner, 1990)в которых отмечено повышение общего сосудистого периферического сопротивления в первую фазу кровопотери. Однако данные литературы о резистивной функции венозных сосудах при острой кровопотере отсутствуют. По данным экспериментальных работ, проведенных на приматах (Neutze et al, 1968; Forsyth et al, 1970), острая кровопотеря приводит к снижению сосудистого сопротивления мозговых артерий. Эти реакции, вероятно, связаны с адаптивными механизмами, которые при снижении системного артериального давления направлены на поддержание адекватного кровообращения в головном мозге. Повышение сопротивления мозговых венозных сосудов, вследствие нейрогуморального влияния при острой кровопотере, способствует поддержанию капиллярного давления в головном мозге, что подтверждают данные проведенных исследований.
Помимо нейрогуморальной регуляции кровообращения в головном мозге возможен еще один механизм повышения сопротивления мозговых вен кровотоку. Это предположение основано на том, что дилатация артериальных сосудов (активная или пассивная), приводящая к повышению ликворного давления, сжимает вены мозга (Ю.Е. Москаленко, 1984). В результате этого гидравлическое сопротивление артерий мозга падает, но возрастает сопротивление венозного отдела за счет его сжатия. Эта особенность функционирования сосудистой системы головного мозга определяется пассивно-механическими свойствами передачи давления в полости черепа (Ю.Е. Москаленко, 1984). Данный механизм также возможно участвует в повышении сосудистого сопротивления при острой кровопотере. По литературным данным (Neutze et al, 1968; Forsyth et al, 1970) острая кровопотеря сопровождается дилатацией артериальных сосудов, что в условиях наших экспериментов может приводить к пассивному повышению сопротивления венозных сосудов головного мозга или вносить пассивный компонент в активные реакции внутримозговых вен.
Для оценки значимости величин реакций внутримозговых венозных сосудов при экспериментальной ишемии миокарда и острой кровопотере эти величины были представлены в % от среднего гидростатического капиллярного давления в головном мозге. В литературе (В.Г. Красильников, 1988) приводятся цифры капиллярного давления в головном мозге кошек. Они были получены в исследованиях с применением перфузионной техники и оказались значительно выше, более чем в 2 раза, по величине, чем в скелетной мышце и тонком кишечнике; капиллярное давление составило 30±1,7 мм.рт.ст. Эти различия, по мнению автора, обусловлены практически нулевым коллоидным давлением в периваскулярном пространстве мозга и высоким исходным давлением в мозговых венах, превышающим внутричерепное давление. Величины прироста венозного сопротивления кровотоку в головном мозге, отнесенные к исходным значениям капиллярного давления составили при ишемии миокарда 5,0±0,3% (p0,05). Снижение объема циркулирующей крови на 10% сопровождалось повышением сопротивления венозных сосудов на 4,0 ± 0,8% (p0,05). Приведенная величина прироста сопротивления мозговых вен кровотоку при ишемии миокарда и кровопотери составляет менее четвертой части от величин реакций венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника при аналогичных воздействиях. Дилататорные реакции кровеносных сосудов, как правило, менее выражены, чем констрикторные, потому как для первых необходим резерв дилатации (Г.П. Кондради, 1973), т.е. исходный тонус. Возможно, что венозные сосуды мозга в описываемых методических условиях не имели достаточного резерва дилатации и поэтому дилататорные реакции вен, имевшее место в исследованиях на других органах, не могли проявиться. Однако, опираясь на результаты исследований с введением в венозное русло мозга донаторов оксида азота нитропруссида натрия и/или нитроглицерина можно полагать, что венозные сосуды мозга обладают исходным тонусом, так как возрастающие дозы указанных вазоактивных веществ вызывают дозазависимые дилататорные реакции мозговых вен рис.2.
Таким образом, проведенные исследования на кошках и кроликах показали, что при ишемии миокарда и острой кровопотере имеют место активные реакции органных венозных сосудов. В условиях ишемии миокарда на фоне резкого снижения системного артериального давления и снижения сосудистого сопротивления регионарных венозных сосудов, сосудистое сопротивления вен головного мозга возрастает. При острой кровопотере отмечено повышение сопротивления венозных сосудов скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга. Активные реакции мозговых вен очевидно способствуют поддержанию уровня капиллярного давления в сосудистом русле мозга при падении системного артериального давления при ишемии миокарда и кровопотере.
ВЫВОДЫ
- Экспериментальная ишемия миокарда приводит к снижению сопротивления кровотоку венозных сосудов скелетной мускулатуры и тонкого кишечника. Реакции, вызванные ишемией миокарда, в высокой степени реализуют потенциальные возможности дилатации гладких мышц венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника кошек. Реализация дилатации вен при ишемии в тонком кишечнике, превышает таковую в скелетной мышце.
- При экспериментальной ишемии миокарда на основе разработанного метода динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку в головном мозге кошек и кроликов отмечено повышение сопротивления кровотоку вен головного мозга. Эти реакции внутримозговых вен способствуют поддержанию уровня капиллярного давления в сосудистом русле мозга при резком падении системного артериального давления.
- Уменьшение объема циркулирующей крови на 10 % на фоне снижения системного артериального давления увеличивает сосудистое сопротивление регионарных венозных сосудов - тонкого кишечника, скелетной мышцы и головного мозга кроликов.
- Сравнение степени реализации нейрогуморальных ответов венозных сосудов икроножной мышцы и тонкого кишечника по отношению к максимально возможным показало, что венозные сосуды скелетной мышцы и тонкого кишечника кроликов при 10% снижении объема циркулирущей крови реализуют половину своих потенциальных констрикторных возможностей.
- В исследованиях на кошках и кроликах показано, что ишемия миокарда и острая кровопотеря вызывают активные реакции органных венозных сосудов. Эти реакции являются адаптивно-компенсаторными, направленными на «разгрузку» сердца при ишемии миокарда, «централизацию кровообращения» в при острой кровопотере.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
- Борюшкин Е.Ю. Сравнительная характеристика реакций венозных и артериальных сосудов икроножной мышцы и тонкой кишки при экспериментальной ишемии миокарда // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2009. – Т.32. - №4. – С.127-129
- Борюшкин Е.Ю. Влияние ишемии миокарда на сопротивление кровотоку вен скелетной мускулатуры и тонкого кишечника. В кн.: Материалы III Международного молодежного медицинского конгресса «Санкт-Петербургские научные чтения – 2009», СПб., 2009, С.305.
- Борюшкин Е.Ю., Кудряшов Ю.А. Влияние ишемии миокарда на сопротивление кровотоку вен головного мозга. В кн.: Тезисы докладов «ХХI съезд физиологического общества имени И.П. Павлова» М., 2010, С.81.
- Кудряшов Ю.А., Борюшкин Е.Ю. Реакции венозных сосудов головного мозга на вазоактивные вещества и при ишемии миокарда // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2011. – Т.37. - №1. – С.66-71.
